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總結SQL Server窗口函數的簡單使用

本文轉載自   查看原文   2017-11-21 23:18   3451 

總結SQL Server窗口函數的簡單使用

前言：我一直十分喜歡使用SQL Server2005/2008的窗口函數，排名函數ROW_NUMBER()尤甚。今天晚上我在查看SQL Server開發的相關文檔，整理收藏夾發現了兩篇收藏已久的好文，后知后覺，讀后又有點收獲，順便再總結一下。
一、從一個熟悉的示例說起
我們熟知的數據庫分頁查詢，以 這一篇介紹過的為例吧。分頁查詢Person表中的人，可以這么寫SQL語句：
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WITH  Record AS  (
         SELECT
         Row_Number() OVER ( ORDER  BY  Id DESC ) AS  RecordNumber,
         Id,
         FirstName,
         LastName,
         Height,
         Weight
     FROM
         Person (NOLOCK)
     )
     SELECT
     RecordNumber,
     ( SELECT  COUNT (0) FROM  Record) AS  TotalCount,
     Id,
         FirstName,
         LastName,
         Height,
         Weight
     FROM  Record
     WHERE  RecordNumber BETWEEN  1 AND  10
其中，ROW_NUMBER()是排名函數，而緊隨其后的 OVER()函數就是窗口函數。
你還在用二次top方式的分頁查詢嗎？可以考慮嘗試使用排名函數配合CTE實現分頁。
 
二、窗口函數
本文介紹窗口函數，以下面的學生成績表為例：
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CREATE  TABLE  [StudentScore](
     [Id] [ int ] IDENTITY(1,1) NOT  NULL ,
     [StudentId] [ int ] NOT  NULL  CONSTRAINT  [DF_StudentScore_StudentId]  DEFAULT  ((0)),
     [ClassId] [ int ] NOT  NULL  CONSTRAINT  [DF_StudentScore_ClassId]  DEFAULT  ((0)),
     [CourseId] [ int ] NOT  NULL  CONSTRAINT  [DF_StudentScore_CourseId]  DEFAULT  ((0)),
     [Score] [ float ] NOT  NULL  CONSTRAINT  [DF_StudentScore_Score]  DEFAULT  ((0)),
     [CreateDate] [datetime] NOT  NULL  CONSTRAINT  [DF_StudentScore_CreateDate]  DEFAULT  (getdate())
) ON  [ PRIMARY ]
其中，Id是自增Id，CreateDate是錄入時間，StudentId 學生，ClassId 班級，CourseId  課程 ,Score  分數。
錄入一些測試數據如下：
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--CourseId 2:語文 4：數學 8：英語
 
--1班學生成績
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,1,2,85)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,1,2,95.5)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,1,2,90)
 
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,1,4,90)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,1,4,98)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,1,4,89)
 
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,1,8,80)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,1,8,75.5)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,1,8,77)
 
 
--2班學生成績
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,2,2,90)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,2,2,77)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,2,2,78)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (4,2,2,83)
 
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,2,4,98)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,2,4,95)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,2,4,78)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (4,2,4,100)
 
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,2,8,85)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,2,8,90)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,2,8,86)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (4,2,8,78.5)
 
--3班學生成績
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,3,2,82)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,3,2,78)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,3,2,91)
 
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,3,4,83)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,3,4,78)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,3,4,99)
 
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (1,3,8,86)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (2,3,8,78)
INSERT  INTO  StudentScore(StudentId,ClassId,CourseId,Score) VALUES  (3,3,8,97)
窗口函數是SQL Server2005新增的函數。下面就談談它的基本概念：
1、窗口函數的作用
窗口函數是對一組值進行操作，不需要使用GROUP BY 子句對數據進行分組，還能夠在同一行中同時返回基礎行的列和聚合列。舉例來說，我們要得到一個年級所有班級所有學生的平均分，按照傳統的寫法，我們肯定是通過AVG聚合函數來實現求平均分。這樣帶來的”壞處“是我們不能輕松地返回基礎行的列（班級，學生等列），而只能得到聚合列。因為聚合函數的要點就是對一組值進行聚合，以GROUP BY 查詢作為操作的上下文，由於GROUP BY 操作對數據進行分組后，查詢為每個組只返回一行數據，因此，要限制所有表達式為每個組只返回一個值。而通過窗口函數，基礎列和聚合列的查詢都輕而易舉。
2、基本語法
OVER([PARTITION BY value_expression,..[n] ] <ORDER BY BY_Clause>)
窗口函數使用OVER函數實現，OVER函數分帶參和不帶參兩種。其中可選參數PARTITION BY用於將數據按照特定字段分組。
3、簡單示例
查詢學生成績表的基本列以及所有班級所有學生的語文平均分：
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SELECT
     --Id,
     --CreateDate,
     StudentId,
     ClassId,
     CourseId,
     Score,
    CAST ( AVG (Score) OVER() AS  decimal (5,2) ) AS   '語文平均分'
FROM
     StudentScore
     WHERE  CourseId=2
結果如下：
example1
4、PARTITION BY
如果我們需要查詢每一個班級的語文平均分，可以根據PARTION BY來進行分組：
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SELECT
     Id,
     CreateDate,
     StudentId,
     ClassId,
     CourseId,
     Score,
    CAST ( AVG (Score) OVER(PARTITION BY  ClassId ) AS  decimal (5,2) ) AS   '語文平均分'
FROM
     StudentScore
     WHERE  CourseId=2
查詢結果如下：
example2
圖可能不清楚，三個班級的語文平均分是不同的。
到這里，其實你可能已經體會到使用OVER函數的好處了：
a、OVER子句的優點就是能夠在返回基本列的同時，在同一行對它們進行聚合
b、可以在表達式中混合使用基本列和聚合列
如果我們使用傳統的GROUP BY分組查詢，直接獲取基本列和聚合列就不是這么簡單一句SQL了。
如你所知，我們知道的很多聚合函數，如SUM,AVG,MAX,MIN等聚合函數都支持窗口函數的運算。
 
二、讓人愛不釋手的排名函數
SQL Server提供了4個排名函數:ROW_NUMBER(), RANK(),DENSE_RANK()和NTILE()。下面通過示例重點談談這四個函數的使用。
1、ROW_NUMBER()
返回結果集分區內行的序列號，每個分區的第一行從 1 開始。ORDER BY 子句可確定在特定分區中為行分配唯一 ROW_NUMBER 的順序。
下面的查詢按照數學成績逆序排列：
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SELECT
     Id,
--    CreateDate,
     ROW_NUMBER() OVER( ORDER  BY  Score DESC ) AS  '序號' ,
     StudentId,
     ClassId,
     CourseId,
     Score
FROM
     StudentScore
     WHERE  CourseId=8
結果如下：
example3
據我所知，此函數在SQL Server分頁查詢中幾乎已經普及應用。Good job。
 
2、RANK()和DENSE_RANK()
（1）、 RANK()函數
返回結果集的分區內每行的排名。行的排名是相關行之前的排名數加一。如果兩個或多個行與一個排名關聯，則每個關聯行將得到相同的排名。
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SELECT
     Id,
--    CreateDate,
     RANK() OVER( ORDER  BY  Score DESC ) AS  '序號' ,
     StudentId,
     ClassId,
     CourseId,
     Score
FROM
     StudentScore
     WHERE  CourseId=8
結果如下：
example5
注意，它和ROW_NUMBER()的異同點，您應該已經知道了：
a、RANK函數和ROW_NUMBER函數類似，它們都是用來對結果進行排序。
b、不同的是，ROW_NUMBER函數為每一個值生成唯一的序號，而RANK函數為相同的值生成相同的序號。
上圖中，兩個86分的學生對應的序號都是3,而接着排在它們下面的序號直接變成了5。
（2）、 DENSE_RANK()函數
返回結果集分區中行的排名，在排名中沒有任何間斷。行的排名等於所討論行之前的所有排名數加一。如果有兩個或多個行受同一個分區中排名的約束，則每個約束行將接收相同的排名。
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SELECT
     Id,
--    CreateDate,
     DENSE_RANK() OVER( ORDER  BY  Score DESC ) AS  '序號' ,
     StudentId,
     ClassId,
     CourseId,
     Score
FROM
     StudentScore
     WHERE  CourseId=8
查詢結果如下：
example6
上圖中，兩個86分的學生對應的序號都是3,而接着排在它們下面的序號是4（也就是說DENSE_RANK()函數查詢的序號是類似ROW_NUMBER()那樣連續的，但是對於相同值的行生成相同的序號，從這一點上來說，對於相同查詢條件和排序的查詢，ROW_NUMBER()函數查詢的結果集是DENSE_RANK()函數查詢的結果的子集）。這也是我們可以總結出的RANK和DENSE_RANK()這兩個函數的最大的不同點。
3、NTILE()
NTILE函數把結果中的行關聯到組，並為每一行分配一個所屬的組的編號，編號從一開始。對於每一個行，NTILE 將返回此行所屬的組的編號。
如果分區的行數不能被 integer_expression 整除，則將導致一個成員有兩種大小不同的組。按照 OVER 子句指定的順序，較大的組排在較小的組前面。
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SELECT
     Id,
--    CreateDate,
     NTILE(6) OVER( ORDER  BY  ClassId DESC ) AS  '組編號' ,
     StudentId,
     ClassId,
     CourseId,
     Score
FROM
     StudentScore
     WHERE  CourseId=8
查詢的結果如下：
example4
 
本文的介紹和示例都很基礎，但是通過窗口函數，確實可以幫我們優化很多復雜查詢。上面的SQL語句看上去每一個都很簡單，但是現在的簡單都隱藏着背后的復雜。需要提醒的是，分組概念雖然基礎卻很重要，你必須掌握；而熟練應用了窗口函數，你的SQL查詢就如虎添翼更上層樓了。
最后，我一直擔心對於海量數據，SQL Server的性能問題。因為近期的開發碰巧遇到海量數據的查詢，最多的過億，數據量最少的一個表，也過5000萬，不知道用了分區表性能有沒有明顯提升。

參考文章：

 

 


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